I phần vỏ tầu
7.3- Tính toán hạ thủy tàu.
7.3.1- Các ký hiệu:
D (T) Trọng lợng hạ thuỷ.
DTBHT (T) Trọng lợng thiết bị hạ thuỷ. DT (T) Trọng lợng tàu khi hạ thuỷ. L (m) Chiều dài khung trợt ( máng trợt)
L2 (m) Khoảng cách từ trọng tâm tàu đến mép sau khung trợt XT (m) Trọng tâm tàu khi hạ thuỷ
XTBHT (m) Trọng tâm thiết bị hạ thuỷ. X (m) Trọng tâm của hệ khi hạ thuỷ.
γ (t/m3) Tỷ trọng của nớc. Xc (m) Hoành độ tâm nổi.
MD (T) Mô men trọng lợng hạ thuỷ đối với mép trớc khung trợt là : T m (m) Chiều chìm múi tại Fr.169
TL (m) Chiều chìm lái tại Fr. -3 Chọn gốc toạ độ tính toán trùng với sờn số 0 7.3.2- Tính toán.
Giai đoạn 1- Bắt đầu từ khi tàu bắt đầu chuyển động đến khi tàu chạm nớc. Giai đoạn này xảy ra hiện tợng cháy mỡ đờng trợt, tàu bị dừng giữa đuờng. Để hạn chế hiện tợng hày ngời ta đặt tàu gần mép nớc một khoảng cách hợp lí.
Giai đoạn 2- Là khoảng thời gian tính từ khi xuất hiện áp lực nớc đến khi có hiện tợng nổi lên của tàu. Trong giai đoạn này có thể xảy ra hiện tợng đổ, tàu quay quanh mép triền. Khi đó phản lực của nền tập trung ở mép sau khung trợt. Do đó ta phải đặt một số dầm ở phía dới ki lái nhằm hai mục đích chính:là đỡ tàu do ở vùng này tàu không đợc trực tiếp nằm lên máng trợt và chống lại phản lực của nền.
Giai đoạn 3- Bắt đầu từ cuối giai đoạn hai cho đến khi tàu tách khỏi triền.Tàu vừa trợt theo triền vừa quay quanh mép sau khung trợt.lúc này toàn bộ áp lực nền tác dụng lên mép sau khung trợt.Do đó ta phải bố trí dầm mũi để chống lại phản lực nền làm phá hỏng mũi tàu.
Giai đoạn này dễ bị lật tàu do sóng, gió,dòng chảy của thuỷ triều làm tàu mất ổn định ngang.
Giai đoạn 4- Từ lúc kết thúc giai đoạn ba đến khi tàu dừng hẳn.
Tóm lại:Ta phải chế tạo và sử dụng các dầm đỡ mũi và lái,chú ý các dầm này không quá cứng để khi tàu tì lên dầm thì dầm bị biến dạng chứ vỏ tàu không bị biến dạng.
Chế tạo dầm có quy cách nh đã chế tạo của công ty.
Số lợng dầm là 06 dầm(03 dầm phía lái và 03 dầm phía mũi). 7.3.2.1- Tính lực kéo để tàu tự tr ợt khi hạ thuỷ trong giai đoạn I:
- Giai đoạn 1: Đợc tính từ khi tàu bắt đầu chuyển động cho đến khi đuôi tàu tiếp xúc với mặt nớc.
P PF' F' R #146 #148 #152 #154 #14 #26 #37 #43 #54 #66 #77 #82 #92 #102 #113 #123 #134 11
Hình 7.3- Vị trí tàu ở cuối giai đoạn 1
- Điều kiện để tàu tự trợt:
F’ = W.(sinβ - à.cosβ) > 0 Trong đó:
W_ trọng lợng tàu khi hạ thuỷ, W = 33724 (KN)
β_ là góc nghiêng của đờng trợt, 1/19
à_ là hệ số ma sát (ma sát tĩnh và ma sát động bằng nhau) Mặt tiếp xúc giữa đờng trợt và máng trợt là mỡ, chọn à = 0,03
F’_ lực kéo song song với mặt đờng trợt, cùng chiều với hớng chuyển động của tàu
⇒ F’ = 762.3 (KN)
- Lực F’ > 0 vậy tàu tự trợt xuống nớc khi mở khoá hãm đà
Thực tế tại nhà máy thì ở giai đoạn I mớn nớc lúc hạ thuỷ trùng với vị trí sờn số 0. Do đó có thể bỏ qua giai đoạn I.
7.3.2.2- Tính đ ờng cong hạ thuỷ trong giai đoạn II:
- Giai đoạn II tính từ khi đuôi tàu tiếp xúc với nớc tới khi đuôi tàu bắt đầu nổi lên, trong giai đoạn này một phần đuôi tàu xuất hiện lực nổi
RF F L LF R #146 #148 #152#154 #14 #26 #37 #43 #54 #66 #77 #82 #92 #102 #113 #123 #134
Hình 7.4 - Vị trí tàu ở giai đoạn 2 * Tính toán.
* Vị trí tàu trên đà khi hạ thuỷ nh hình vẽ: Trọng lợng và trọng tâm tàu:
D = 3192,93 (T) XT = 57,17 (m)
* Trọng lợng thiết bị hạ thuỷ theo tàu.
Thiết bị hạ thuỷ đợc bố trí nh hình vẽ, theo bố trí và tính toán ta có: DTBHT = 179,49 (T)
XTBHT = 61,82 (m) * Tỷ trọng của nớc γ = 1 (t/m3) * Chiều chìm mũi, lái
- Chiều chìm múi tại Fr.194 T m = 3 (m)
- Chiều chìm lái tại Fr. -3 TL = 2,5 (m) * Chiều dài khung trợt. Theo bố trí nh hình vẽ: L1 = 112,1 (m)
L = 119,6 (m)
* Trọng lợng và trọng tâm hệ khi hạ thuỷ. DT = 3372,42 (T)
X = 57,42 (m) Z = 6.520 ( m )
* Khoảng cách từ trọng tâm tàu đến mép sau khung trợt L2 = L - X = 62,18 (m)
* Mô men trọng lợng hạ thuỷ đối với mép sau khung trợt là : MD = D. L2 = const = 209705,55 (Tm)
* Các trạng thái xảy ra trong quá trình hạ thuỷ tàu:
Tàu di chuyển quãng đờng S =105 m
Bảng 7.1 STT Sờn Wi (m2) Ki Wi.Ki ( m2) Xi (m) Wi.Xi ( m3) 1 5 0 1 0 0 0 2 10 5,78 2 11,56 4.85 33,813 3 15 14,96 2 29,92 9,1 136,136 4 20 24,1 2 48,2 12,35 297,635 5 25 32,38 2 64,76 14,6 505,128 6 30 39,39 2 78,78 17,85 722,502 7 35 45,09 2 90,18 22,1 986,489 8 40 49,52 2 99,04 25,35 1265,33 9 45 51,94 2 103,88 28,6 1445,48 10 50 52,85 2 105,7 31,85 1683,27 11 55 52,03 2 104,06 35,1 1826,25 12 60 50,5 2 101 38,35 1936,68 13 65 48,42 2 96,84 41,6 2014,27 14 70 45,79 2 91,58 44,85 2053,68 15 75 42,86 2 85,72 48,1 2061,57 16 80 39,84 2 79,68 51,35 2045,78 17 85 36,77 2 73,54 54,6 2007,64 18 90 33,61 2 67,22 57,85 1944,34 19 95 30,42 2 60,84 61,1 1858,66 20 100 27,21 2 54,42 64,35 1750,96
21 105 24 2 48 67,6 1622,422 110 20,84 2 41,68 70,85 1476,51 22 110 20,84 2 41,68 70,85 1476,51 23 115 17,6 2 35,2 74,1 1304,16 24 120 14,42 2 28,84 77,35 1115,39 25 125 11,47 2 22,94 80,6 924,482 26 130 8,84 2 17,68 83,85 741,234 27 135 6,51 2 13,02 87,1 567,021 28 140 4,31 2 8,62 90,35 389,409 29 145 3,12 2 6,24 93,6 292,032 30 150 0 1 0 96,85 0 A B C ΣTổng 834,57 1669,14 35068,3
* Thể tích ngâm nớc của tàu:
V = (∆L/2) x ΣWi.Ki = (∆L/2)x B = 2712,35 (m3)* Vị trí hoành độ trọng tâm thể tích ngâm nớc của tàu là: * Vị trí hoành độ trọng tâm thể tích ngâm nớc của tàu là:
Xc = C/A = 42,02 (m)
* Thể tích phần thiết bị hạ thuỷ chìm xuống nớc cùng với tàu( máng trợt hạ thuỷ). v1 = 70,95 (m3)
xTBHT = 49,44 (m) * Thể tích tổn thất lực nổi : v2 = 651,30 (m3)
xTTLN = 65,19 (m) * Lực nổi tác dụng lên tàu:
γ.W = γ.( V + v1 - v2) = 2132,00 (m3) * Hoành độ tâm lực nổi tác dụng lên tàu là:
xw = {V.xc+ v1xTBHT - v2 xTTLN}/{V+v1- v2} = 35,19 (m)
Trong đó : Xc ;xTBHT ; xTTLN : Lần lợt là hoành độ trọng tâm thể tích ngâm nớc của tàu, hoành độ trọng tâm thể tích ngâm nớc thiết bị hạ thuỷ, hoành độ trong tâm thể tích lực nổi tổn thất đối với gốc toạ độ " sờn 0".
Mw = γ.W. ( L - xw) = 179966 (Tm) * áp lực tác dụng lên đà trợt
N = D - γ.W = 1240,42 (T )
* Vị trí hoành độ tâm áp lực tác dụng lên triền: xN = (D.XG - γ.W.xw)/(D -γ.W) = 95,62 (m )
Tàu di chuyển quãng đờng S =115 m Bảng 7.2 STT TT Sờn Wi (m2) Ki Wi.Ki ( m2) Xi (m) Wi.Xi ( m3) 1 5 0 1 0 0 0 2 10 7,48 2 14,96 5,85 43,758 3 15 18,38 2 36,76 9,1 167,258 4 20 28,99 2 57,98 12,35 358,027 5 25 38,53 2 77,06 15,6 601,068 6 30 46,58 2 93,16 18,85 878,033 7 35 53,1 2 106,2 22,1 1173,51 8 40 58,15 2 116,3 25,35 1474,1 9 45 61,08 2 122,16 28,6 1746,89 10 50 62,28 2 124,56 31,85 1983,62 11 55 61,61 2 123,22 35,1 2162,51 12 60 60,18 2 120,36 38,35 2307,9 13 65 58,16 2 116,32 41,6 2419,46 14 70 55,54 2 111,08 44,85 2490,97 15 75 52,59 2 105,18 48,1 2529,58 16 80 49,56 2 99,12 51,35 2544,91 17 85 46,49 2 92,98 54,6 2538,35 18 90 43,33 2 86,66 57,85 2506,64 19 95 40,18 2 80,36 61,1 2455 20 100 37,03 2 74,06 64,35 2382,88 21 105 33,87 2 67,74 67,6 2289,61 22 110 30,68 2 61,36 70,85 2173,68 23 115 27,16 2 54,32 74,1 2012,56 24 120 23,38 2 46,76 77,35 1808,44 25 125 19,63 2 39,26 80,6 1582,18 26 130 16,08 2 32,16 83,85 1348,31
27 135 12,79 2 25,58 87,1 1114,0128 140 9,59 2 19,18 90,35 866,457 28 140 9,59 2 19,18 90,35 866,457 29 145 7,79 2 15,58 93,6 729,144 30 150 5,18 2 10,36 96,85 501,683 31 155 3,28 2 6,56 100,1 328,328 32 160 1,63 2 3,26 103,35 168,461 33 165 0,82 2 1,64 106,6 87,412 34 170 0,8 1 0,8 109,85 87,88 A B C ΣTổng 1071,92 2137,34 47862,6
* Thể tích ngâm nớc của tàu:
V = (∆L/2) x ΣWi.Ki = (∆L/2)x B = 3473,18 (m3) * Vị trí hoành độ trọng tâm thể tích ngâm nớc của tàu là: Xc = C/A = 44,65 ( m)
* Thể tích phần thiết bị hạ thuỷ chìm xuống nớc cùng với tàu ( máng trợt hạ thuỷ) v1 = 73,05 ( m3 )
xTBHT = 57,2 ( m)
* Thể tích tổn thất lực nổi : v2 = 651,30 ( m3 )
xTTLN = 75,19 ( m) * Lực nổi tác dụng lên tàu:
γW = γ ( V + v1 - v2) = 2894,92 ( m3 ) * Hoành độ tâm lực nổi tác dụng lên tàu là:
xw = {V.xc+ v1xTBHT - v2 xTTLN}/{V+v1- v2} = 38,10 ( m )
Trong đó : Xc ;xTBHT ; xTTLN : Lần lợt là hoành độ trọng tâm thể tích ngâm nớc của tàu, hoành độ trọng tâm thể tích ngâm nớc thiết bị hạ thuỷ, hoành độ trong tâm thể tích lực nổi tổn thất đối với gốc toạ độ " sờn 0".
* Mô men lực nổi
Mw = γW. ( L - xw) = 235944 ( Tm )
Kết luận: Tàu hạ thuỷ an toàn ở trạng thái hạ thuỷ tính toán.
Tàu bắt đầu xuất hiện lực nổi khi nó di chuyển đợc quãng đờng S = 110.34 m, so với vị trí ban đầu ( hoặc 53.26 m so với mép triền tính với gốc toạ độ sờn 0). áp lực tác dụng lên xe đỡ mũi khi đó là: 838 KG. Khi đó tàu thực hiện hai chuyển động, chuyển động quay quanh tâm xe đỡ mũi và tịnh tiến thẳng theo phơng hạ thuỷ.
Quá trình hạ thuỷ không xảy ra hiện tợng nhảy mũi do chiều chìm mũi tàu khi hạ thuỷ nhỏ hơn chiều chìm tại mép triền ( Chiều chìm mũi 2.5m ; chiều sâu tại mút triền là 3.46m).
7.3.2.3- Tính phản lực lên xe trợt mũi tàu tại thời điểm đuôi tàu nổi lên:
- Khi đuôi tàu bắt đầu nổi về lý thuyết coi phản lực R của đờng trợt tập trung tác dụng của máng trợt ( tức là tâm xe trợt)
- Ta có phơng trình cân bằng lực và mômen W = F + R
W.Lw = F.Lf
- Tại thời điểm tàu bắt đầu nổi đuôi thì phản lực R đợc tính R = W - F
F = 2505.1 (T) ( theo đờng cong hạ thuỷ)
⇒ R = 3372.4 - 2505.1 = 867.3(T) =8673 (KN)
Vậy phản lực R lên xe trợt mũi tại thời điểm tàu nổi đuôi là R = 8673(KN)
7.3.3- Tính đ ờng cong hạ thuỷ trong giai đoạn III - Tính từ khi đuôi tàu nổi đến khi tàu nổi hoàn toàn
#146 #148 #152#154#14 #26 #14 #26 #37 #43 #54 #66 #77 #82 #92 #102 #113 #123 #134
Hình 7.5- Vị trí tàu ở cuối giai đoạn 3
7.3.3.1- Tính đ ờng cong hạ thuỷ trong giai đoạn III
- Giả định hai quãng đờng tàu chuyển động trong giai đoạn III để tính đờng cong hạ thuỷ
+ Quãng đờng thứ nhất dài là 10 (m) tính từ khi bắt đầu giai đoạn III + Quãng đờng thứ hai dài là 20 (m) tính từ khi bắt đầu giai đoạn III - Mỗi hành trình giả định 4 giá trị mớn nớc đuôi tàu
- Căn cứ vào bảng tính bonjean xác định đợc lực nổi và vị trí tâm nổi và vị trí tâm nổi ở mỗi giá trị mớn nớc đuôi của hành trình tơng ứng
- Từ đó xác định đợc đờng cong phụ trợ nổi hoàn toàn
- Dùng trị số lực nổi của các hành trình để vẽ đờng cong hạ thuỷ
- Xác định hành trình tàu nổi hoàn toàn tơng ứng với giao của đờng cong lực nổi và đờng trọng lực của tàu
- Trong giai đoạn III tàu chuyển động đợc quãng đờng là: 21,4 (m)
7.3.3.2- Mớn n ớc của tàu tại thời điểm tàu nổi hoàn toàn:
- Tại thời điểm tàu nổi hoàn toàn lực nổi và mômen lực nổi đối với xe trợt mũi bằng trọng lực của tàu và mômen trọng lực đối với tâm xe trợt mũi
- Dựa vào đờng cong phù trợ nổi hoàn toàn để xác định mớn nớc mũi và lái tại thời điểm tàu nổi hoàn toàn
Tl_ mớn nớc lái tại thời điểm tàu nổi hoàn toàn là 3,46 (m)
Tm_ mớn nơc mũi tại thời điểm tàu nổi hoàn toàn là 0,92 (m)
7.3.3.3- Tính nghiệm hiện t ợng rơi mũi trong giai đoạn III
- Khi tàu nổi hoàn toàn xe trợt mũi cách đầu dới đờng trợt là 55,1 (m) về phía đà
- Vậy khi tàu nổi hoàn toàn không có hiện tợng rơi mũi 7.3.4- Tính quãng đ ờng chuyển động của tàu trong giai đoạn IV
- Giai đoạn IV tính từ khi xe trợt rời khỏi đờng trợt tới khi tàu dừng hẳn
- Quãng đờng chuyển động của tàu gần đúng là 50 (m) tính từ cuối giai đoạn III ( đợc tính chi tiết trong mục IV)
- Vậy tổng quãng đờng chuyển động của tàu tính từ khi bắt đầu hạ thuỷ tới khi tàu dừng (cuối giai đoạn IV) là: 168,7 (m)